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好好学Nginx：Nginx入门篇

发表于 更新于 分类于 ， ，

1. Nginx是什么？

Nginx (engine x) 是一个高性能的HTTP静态页面服务器，更是一个常用的反向代理服务器，同时还可以作为IMAP/POP3/SMTP代理服务器。

经常使用Nginx服务器，进行一些简单配置，但只是从网上照抄，知其然不知其所以然。
本文，我们主要学习一下nginx的目录结构和基础规则，补一补nginx基础。

2. 安装Nginx

linux中安装nginx，参考文档《CentOS7设置Nginx开机自启动》

docker安装nginx，参考文档《使用Docker安装配置Nginx》

3. 目录结构

因为nginx目录是可以指定的，所以真实使用的目录结构请以命令查看。

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ps aux | grep nginx

3.1. 程序目录

可能的程序目录：

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/usr/sbin/nginx

3.2. 配置目录

可能的默认配置目录：

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/etc/nginx/
/etc/nginx/conf

nginx.conf一般放在这两个目录中，nginx.conf中会写清楚子配置目录，比如：

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http {
    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}

那么，子配置文件就放在 /etc/nginx/conf.d/ 目录中，并且子配置文件必须以 .conf 结尾。一般情况下，我们比较少修改 nginx.conf，大部分时候都是修改子配置文件。

3.3. 根目录

可能的默认根目录：

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/usr/share/nginx/html

根目录下一般会有nginx自带的index.html和50x.html。

curl ${nginx_server}时看到内容，就是index.html文件中的内容。

我们自己的静态页面项目，最好不要放到默认根目录下，因为默认根目录可以通过ip和路径访问到，这往往是不符合预期的。
推荐的静态页面项目目录为：/usr/share/nginx/work

3.4. 日志目录

可能的默认日志目录：

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/var/log/nginx

日志文件中一般有两个日志文件，error.log和access.log。

4. 常用命令

4.1. 测试配置

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nginx -t

4.2. 重新加载配置

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nginx -s reload

4.3. 重启nginx

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systemctl restart nginx
# or
ps -ef | grep nginx
kill -9 xxx
/usr/sbin/nginx -c /etc/nginx/conf/nginx.conf

5. 常见配置

5.1. 静态页面服务器配置

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server {
    listen 80;
    server_name www.voidking.com;
    charset utf-8;

    location / {
        proxy_set_header   Host             $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        root /usr/share/nginx/html/;
        index index.html;
    }
}

这个配置，是一个标准的静态页面服务器配置。
使用以上配置，如果已经配置好了域名解析，那么访问 www.voidking.com 时，就会看到nginx首页，也就是 index.html。

5.2. 反向代理到其他域名

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server {
    listen 80;
    server_name www.voidking.com;
    charset utf-8;

    location / {
        proxy_set_header   Host             $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        proxy_pass http://voidking.coding.me;
    }
}

使用以上配置，访问 www.voidking.com 时，实际上看到的是 voidking.coding.me 这个域名返回的内容。

5.3. 反向代理到一个服务

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server {
    listen 80;
    server_name www.voidking.com;
    charset utf-8;

    location / {
        proxy_set_header   Host             $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        proxy_pass http://192.168.56.101:8080;
    }
}

使用以上配置，访问 www.voidking.com 时，实际上看到的是 192.168.56.101:8080 这个服务返回的内容。

5.4. 反向代理到upstream

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upstream www_voidking_com{
    server 192.168.56.101:8080 weight=5;
    server 192.168.56.102:8081 weight=2;
    server 192.168.56.103:8000;
}

server {
    listen 80;
    server_name www.voidking.com;
    charset utf-8;

    location / {
        proxy_set_header   Host             $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        proxy_pass http://www_voidking_com;
    }
}

使用以上配置，访问 www.voidking.com 时，实际上看到的是upstream里的服务返回的内容。
但是问题来了，upstream里有三个服务，到底是哪个服务返回的内容呢？答：不一定，这就要用到传说中的加权轮询算法了。
三个服务的权值分别为 5、2、1（默认），从权值来看，最大可能打到第一个服务。
有没有想到什么知识点？没错，负载均衡，使用了加权轮询算法的负载均衡。

5.5. 反向代理到websocket服务

Connection值硬编码：

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http {
    server {
        listen 80;
        server_name www.voidking.com;
        charset utf-8;

        location ^~ /ws {
            proxy_set_header   Host             $host;
            proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
            proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

            # websocket support
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
            proxy_set_header Connection "upgrade";

            proxy_pass http://192.168.56.101:8080;
        }

        location / {
            proxy_set_header   Host             $host;
            proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
            proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

            proxy_pass http://192.168.56.101:8080;
        }
    }
}

这种写法中，Connection的值直接被硬编码为upgrade。

动态设置Connection值：

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http {
    map $http_upgrade $connection_upgrade {
        default upgrade;
        '' close;
    }

    server {
        listen 80;
        server_name www.voidking.com;
        charset utf-8;

        location ^~ /ws {
            proxy_set_header   Host             $host;
            proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
            proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

            # websocket support
            proxy_http_version 1.1;
            proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
            proxy_set_header Connection $connection_upgrade;

            proxy_pass http://192.168.56.101:8080;
        }

        location / {
            proxy_set_header   Host             $host;
            proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
            proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

            proxy_pass http://192.168.56.101:8080;
        }
    }
}

这种写法中，Connection的值是变量$connection_upgrade。该变量的值是根据请求头中的$http_upgrade来决定的。如果$http_upgrade的值是默认值（即空），那么Connection的值会被设置为close，否则会被设置为upgrade。

更多内容参考一篇带给你Nginx代理WebSocket方法和NGINX as a WebSocket Proxy

5.6. 配置域名证书

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server {
    listen 80;
    listen 443 ssl;
    server_name www.voidking.com;
    charset utf-8;

    ssl_certificate /etc/nginx/ssl/1_www.voidking.com_bundle.crt;
    ssl_certificate_key  /etc/nginx/ssl/2_www.voidking.com.key;
    ssl_session_timeout  5m;
    ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
    ssl_ciphers  HIGH:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+MEDIUM;
    ssl_prefer_server_ciphers on;

    if ($ssl_protocol = "") {
        return 301 https://$host$request_uri;
    }

    location / {
        proxy_set_header   Host             $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header   X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        root /usr/share/nginx/work/voidking/;
        index index.html;
    }

    error_page 404 /404.html;
    location = /404.html {
        root /usr/share/nginx/work/voidking/;
        index 404.html;
    }
    location ~ /\.git {
        return 404;
    }
}

5.7. 四层代理

5.7.1. 加载stream模块

nginx四层代理依赖ngx_stream_core_module模块（下面简称stream模块）。

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nginx -V &> nginx_version.txt
grep "stream" nginx_version.txt

如果看到--with-stream，表明已经安装并开启stream模块。

nginx1.22.0以上版本默认支持并开启stream模块，一般配置路径为：/usr/share/nginx/modules/ ，在 nginx.conf 中include该路径。

如果是低版本的nginx，需要自行编译安装stream模块，或者使用包管理器安装stream模块。

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yum install -y nginx-mod-stream

安装完成后，nginx.conf中加载ngx_stream_module.so

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#load_module /usr/lib/nginx/modules/ngx_stream_module.so;
load_module /usr/lib64/nginx/modules/ngx_stream_module.so;

5.7.2. 四层代理配置

一个四层代理的实例：

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stream {
    upstream remote_mysql {
        server 192.168.1.1:3306;
    }

    server {
        listen 3306 so_keepalive=on; # 开始TCP存活探测
        proxy_connect_timeout 10s;   # 连接超时时间
        proxy_timeout 300s;          # 端口保持时间
        proxy_pass remote_mysql;
    }
}

注意：stream是和http同一级的，不要配置到nginx/conf.d目录中。最好新建一个nginx/stream.d目录，专门放置四层代理配置。

5.8. 请求body大小

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Syntax:     client_max_body_size size;
Default:    client_max_body_size 1m;
Context:    http, server, location

Sets the maximum allowed size of the client request body. If the size in a request exceeds the configured value, the 413 (Request Entity Too Large) error is returned to the client. Please be aware that browsers cannot correctly display this error. Setting size to 0 disables checking of client request body size.

参考文档ngx_http_core_module - client_max_body_size

5.9. 允许跨域

允许某个域名跨域：

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server {
    listen 80;
    server_name www.voidking.com;

    add_header Access-Control-Allow-Origin 'test.voidking.com';
    add_header Access-Control-Allow-Headers '*';
    add_header Access-Control-Allow-Credentials true;
    add_header Access-Control-Allow-Methods "GET, POST, PUT, OPTIONS";

    ...
}

允许所有域名跨域：

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server {
    listen 80;
    server_name www.voidking.com;

    add_header Access-Control-Allow-Origin '*';
    add_header Access-Control-Allow-Headers '*';
    add_header Access-Control-Allow-Credentials true;
    add_header Access-Control-Allow-Methods "GET, POST, PUT, OPTIONS";

    ...
}

指定多个域名允许跨域：

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server {
    listen 80;
    server_name cdn.voidking.com;

    location /search.xml {
        if ($http_origin ~* (https?://(.+\.)?(voidking.com|www.voidking.com)$)) {
            set $allowed_origin $http_origin;
        }

        add_header 'Access-Control-Allow-Origin' $allowed_origin always;
        add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST, OPTIONS' always;
        add_header 'Access-Control-Allow-Headers' 'DNT,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type,Range' always;
        add_header 'Access-Control-Expose-Headers' 'Content-Length,Content-Range' always;

        proxy_set_header   Host             $host;
        proxy_set_header   X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header  X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        root /usr/share/nginx/work/voidking/;
        index search.xml;
    }

    ...
}

5.10. 支持SNI转发

SNI（Server Name Indication）是一个TLS的扩展字段，对应nginx内置变量$ssl_preread_server_name，可用于访问不同域名跳转到不同的后端地址，实现根据域名四层代理。

此外，还有两个常用的TLS扩展字段：

  • Protocol Version：对应nginx内置变量是 $ssl_preread_protocol，可用于客户端不同TLS协议版本跳转到不同的后端地址，实现根据TLS协议版本四层代理。
  • ALPN（Application-Layer Protocol Negotiation），对应nginx内置变量是 $ssl_preread_alpn_protocols，可用于根据客户端不同应用层协议版本跳转到不同后端地址，实现根据应用层协议的四层代理。

示例：

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stream {
    map $ssl_preread_server_name $name {
        ssltest.voidking.com     backend;
        default                  backend2;
    }

    upstream backend {
        server 127.0.0.1:8888;
    }

    upstream backend2 {
        server 127.0.0.1:8889;
    }

    server {
        ssl_preread on;
        listen      443;
        proxy_pass  $name;
    }
}

参考文档：

6. 配置文件优先级

conf.d中的配置文件，是按照名称顺序有优先级的，第一个匹配到的配置文件会作为default。
如果一个域名指向了nginx，但是nginx中没有这个域名的配置，那么就会走default配置。
详情参考《使用Docker安装配置Nginx》文中的【重定向问题排查】一节。

7. 基础规则

7.1. location规则

在常见配置中，我们看到了一个叫 location 的关键字。location规则为：

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location [ = | ~ | ~* | ^~ ] /uri/ { ... }

紧跟在location后面的，是可选的修饰符，uri是要匹配的字符串。

常见匹配：

  • location = /uri 精确匹配
  • location ^~ /uri 前缀匹配，在正则匹配之前
  • location ~ pattern 正则匹配，区分大小写
  • location ~* pattern 正则匹配，不区分大小写
  • location /uri 前缀匹配，在正则匹配之后
  • location / 通用匹配，未匹配到其它location的请求会匹配到它

详情参考location 匹配规则

7.2. 匹配规则

匹配过程：
1、精确匹配
2、前缀匹配（^~）
3、正则匹配（按配置顺序）
4、前缀匹配（/xxx）
5、通用匹配

其中前缀匹配如果有包含关系时，遵循最大匹配原则。

7.3. proxy_pass规则

如果nginx作为反向代理使用，那么必须要搞明白的就是proxy_pass的规则，这关系到请求能否打到正确的接口。
proxy_pass规则：

  • 如果proxy_pass后面没有路径，那么转发时带上uri
  • 如果proxy_pass后面有路径，那么转发时使用该路径替换匹配到的uri

7.3.1. 保留uri

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location  /test {
    proxy_set_header Host   $host;
    proxy_set_header X-Real-IP      $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

    proxy_pass http://192.168.56.101:8080;
}

访问 www.voidking.com/test/index 会被代理到 http://192.168.56.101:8080/test/index 这个url，/test/index 被保留转发给了后端服务。

7.3.2. 去掉uri

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location  /test {
    proxy_set_header Host   $host;
    proxy_set_header X-Real-IP      $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

    proxy_pass http://192.168.56.101:8080/;
}

访问 www.voidking.com/test/index 会被代理到 http://192.168.56.101:8080/index 这个url，/test 被去掉了。

7.3.3. 替换uri

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location  /test {
    proxy_set_header Host   $host;
    proxy_set_header X-Real-IP      $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

    proxy_pass http://192.168.56.101:8080/qa/;
}

访问 www.voidking.com/test/index 会被代理到 http://192.168.56.101:8080/qa/index 这个url，/test/index 被替换成了 /qa/index，然后转发给了后端服务。

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location  /test {
    proxy_set_header Host   $host;
    proxy_set_header X-Real-IP      $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

    proxy_pass http://192.168.56.101:8080/qa;
}

访问 www.voidking.com/test/index 会被代理到 http://192.168.56.101:8080/qaindex 这个url，/test/index 被替换成了 /qaindex，然后转发给了后端服务。

8. 配置日志格式

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http {
    ...
    #log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
    #                  '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
    #                  '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    #log_format main '$remote_addr - $remote_port [$time_local] '
    #                '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for" '
    #                '$host $http_host $scheme '
    #                '"$http_referer" "$request" '
    #                '"$request_uri" "$request_method" '
    #                '$request_time $request_length '
    #                '$status $bytes_sent '
    #                '$body_bytes_sent '
    #                '$upstream_addr $upstream_response_time';
    
    log_format main escape=json '{ "@timestamp": "$time_local", '
        '"http_user_agent": "$http_user_agent",'
        '"http_x_forwarded_for": "$http_x_forwarded_for",'
        '"remote_addr": "$remote_addr",'
        '"remote_port": "$remote_port",'
        '"host": "$host",'
        '"http_host": "$http_host",'
        '"scheme": "$scheme",'
        '"http_referer": "$http_referer",'
        '"request": "$request",'
        '"request_uri": "$request_uri",'
        '"request_method": "$request_method",'
        '"request_time": "$request_time",'
        '"request_length": "$request_length",'
        '"response_status": "$status",'
        '"bytes_sent": "$bytes_sent",'
        '"body_bytes_sent": "$body_bytes_sent",'
        '"upstream_addr": "$upstream_addr",'
        '"upstream_response_time": "$upstream_response_time"}';
}
字段含义示例
body_bytes_sent响应body字节数3650
bytes_sent响应总字节数175
hostIP或域名(不包括端口)10.10.10.14
http_hostIP或域名(包括端口)10.10.10.14:81
http_refererreferer信息http://10.10.10.14/
http_user_agentUA信息Mozilla/5.0
http_x_forwarded_forXFF信息192.168.1.1
remote_addr客户端地址10.10.10.1
remote_user客户端认证用户名admin
request请求URI和协议GET
request_body请求的body
request_length请求长度571
request_method请求方法GET
request_time请求处理时间0.000
response_body返回的body，依赖lua，需要编写lua脚本来采集
response_header_data响应头数据，依赖headers-more-nginx-module
schema协议http
server_name虚拟主机名称
server_port服务器端口
server_protocol服务器协议
ssl_cipher交换数据中的算法
ssl_protocolSSL协议版本
status返回状态码404
time_local时间戳16/Jun/2019:23:29:50
upstream_addr后端提供服务地址
upstream_connect_time与服务器连接所花费的时间
upstream_response_time后端处理时间
upstream_statusupstream状态200

参考文档：

修改日志格式后，需要重启nginx，然后查看日志确认格式

1
tail -f /opt/nginx/log/access.log

9. map指令

map 的作用是创建自定义变量。

语法：

1
map $var1 $var2 {...}

map 的var1为源变量，通常是nginx的内置变量，var2 是自定义变量。 var2 的值取决于 var1 在对应表达式的匹配情况。如果一个都匹配不到则 var2 就是 default 对应的值。

例子：

1
2
3
4
map $args $foo {
    default 0;
    debug   1;
}

args 是nginx内置变量，就是获取的请求 url 的参数。 如果 args 匹配到 debug 那么 foo 的值会被设为 1 ，如果 args 一个都匹配不到 foo 就是 default 定义的值，在这里就是 0

参考文档Nginx map 使用详解

10. rewrite指令

rewrite指令的作用是重定向。

语法：

1
rewrite regex replacement [flag];
  • rewrite：该指令是实现URL重写的指令。
  • regex：用于匹配URI的正则表达式。
  • replacement：将regex正则匹配到的内容替换成 replacement。
  • flag: flag标记。

flag有如下值：

  • last: 本条规则匹配完成后，继续向下匹配新的location URI 规则。(不常用)
  • break: 本条规则匹配完成即终止，不再匹配后面的任何规则(不常用)。
  • redirect: 返回302临时重定向，浏览器地址会显示跳转新的URL地址。
  • permanent: 返回301永久重定向。浏览器地址会显示跳转新的URL地址。

例子：

1
rewrite ^/(.*) http://www.baidu.com/$1 permanent;
  • rewrite 是固定关键字，表示开始进行rewrite匹配规则。
  • regex 是 ^/(.*)，这是一个正则表达式，匹配完整的域名和后面的路径地址。
  • replacement 是 http://www.baidu.com/$1，其中$1是取regex部分()里面的内容，如果匹配成功后跳转到的URL
  • flag 是 permanent，代表永久重定向的含义，即跳转到 http://www.baidu.com/$1

参考文档Nginx中的Rewrite的重定向配置与实践

11. 状态码

  • 1xx:信息响应类，表示接收到请求并且继续处理
  • 2xx:处理成功响应类，表示动作被成功接收、理解和接受
  • 3xx:重定向响应类，为了完成指定的动作，必须接受进一步处理
  • 4xx:客户端错误，客户请求包含语法错误或者是不能正确执行
  • 5xx:服务端错误，服务器不能正确执行一个正确的请求

详情参考HTTP 状态码详解与选用

  • 本文作者： 好好学习的郝
  • 原文链接： https://www.voidking.com/dev-nginx-start/
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